CN1548287A - 一种微波热压成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微波热压成型机，它是将微波加热技术和传统的压机结合起来，它包括施压装置、微波加热装置、上下模具和脱模装置，其中，微波加热装置设置在上模具内部，也可以设置在下模的底部，或者同时设置在上模内部和下模底部，微波通过模具底板上的馈能口及微波透明窗作用于物料，物料在微波的作用下由于自身介质损耗发热。在加压的同时通过微波加热使物料固化成型，本发明的优点是物料里外同时发热，受热均匀，速度快，热效率高，集成型、固化、烘干于一体。

Description

一种微波热压成型设备

所属技术领域

本发明属于电子机械技术领域，它特别涉及采用微波能对物料进行加热固化成型技术。

背景技术

传统的热压成型设备由加压装置和加热装置组成(如图1所示)。在传统的热压成型设备中，加压装置通常采用液(油)压机，它是由施压装置1、上钢模3、下模5、空腔6(此时，在空腔6中装入油构成油热装置)、自动脱模机构7、机架8等组成；加热装置一般是在上钢模3的内腔和位于下模5底部的空腔6中装入油，这些用于加热物料的油通过电热丝等外热源加热，热油经过热传导、热对流、热辐射等方式加热物料，使物料在压力状态下加热、固化成型。其工作过程是在下模5的物料腔(该物料腔是凹槽形状)中装入物料，当上模3压向下模5中的物料的同时，上模3、空腔6中的热油经过热传导、热对流、热辐射等方式加热物料，使物料在压力状态下加热、固化成型。

传统的热压成型设备存在的缺点是：其加热装置对于木质纤维、陶瓷、热固(塑)塑料等热传导率低的材料，物料的外表温度高于内部温度，常出现“冷中心”现象，热传导时间较长，物料受热不均匀，对于较厚的物料来说，这一现象尤其明显；对于物料中心的热固性树脂的固化来说非常不利；而且油、汽、电热丝等外热源的热效率不高，能耗大，时间长，产率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实施连续加压和利用微波加热快速成型、固化、烘干木质纤维、陶瓷、塑料、纸制品等的装置，它具有受热均匀，固化同步，成型工件的质量优良及能耗低、时间短、产率高、杀虫灭菌等特点。

本发明是这样实现的，它是由传统加压装置1和微波加热装置2组合而成，如图2所示。传统加压装置由施压装置1、上模3、下模5、机架8组成，微波加热装置2由微波功率源、微波传输系统和微波控制系统组成，该加热装置2可以设置在上模3内腔中，此时，在上模3内腔底板朝向物料的方向开相应的微波馈能口12；也可以设置在下模5的底部空腔6中，此时，下模5的底部和空腔6之间的钢板上朝向物料的方向开相应的微波馈能口12；或者同时在上模3内腔和空腔6中设置微波加热装置2，同时从上下两个方向对下模5物料腔中的物料进行微波辐射加热，该方式特别适合于物料较厚的情况。

若物料厚度在150毫米以下厚度，则加热装置2可以设置在上模3内腔中，在下模5的底部空腔6中仍可采用传统油热装置。或者加热装置2设置在下模5的底部空腔6中而在上模3内腔中仍采用传统油热装置。

若物料厚度在150毫米以上厚度，则空腔6可不用油热装置而在此位置改为微波加热装置，同时由上模和下模馈入微波能，即在下模底部也安装微波加热装置2。

如图2所示，在上模3的底板的边缘位置设置有门开关9、微波扼流槽10和金属网密封圈11，当上模3和下模5闭模时门开关9接通可以开启微波功率，当上模3和下模5闭模时微波扼流槽10和金属网密封圈11可防微波泄露。

需要说明的是设置在上模3内腔中和下模5的底部空腔6中的微波加热装置2，由于上模3内腔和下模5的底部空腔6是金属密封的腔体(微波馈能口除外)，不存在微波泄露的问题。

另外，本发明的微波馈能口12可以采用波导口馈能(如图4所示)，也可以采用开槽波导的槽孔馈能，还可以采用天线馈能方式。

在图2中，施压装置1的下端连接上模3，微波加热装置2设置在上钢模3内腔中，在上模3的底板上开相应的馈能口12，在馈能口12外面衬有一定厚度的高强度的低介电损耗的玻璃、陶瓷、塑料等材料做成的微波透明窗4，该微波透明窗一方面能让微波透过该窗进入物料使物料加热，另一方面又能防止物料在受压的情况下进入馈能口。同样，当微波加热装置2设置在下模5的底部空腔6中时，在下模5的底部微波馈能口的上面也要衬一定厚度的高强度的低介电损耗的玻璃、陶瓷、塑料等材料做成的微波透明窗；在上模3的正下方设置有下模5，物料装入下模5凹槽物料腔中，下模5的下面设置有自动脱模机构7。

本发明的实质：使用微波加热方式替代传统的热压成型设备中的通过油加热的方式。

本发明的工作过程：本发明中的微波加热装置2设置在上模3内腔中和/或下模5底部空腔6中，每个微波加热装置2由多个磁控管、激励腔、波导、环行器、销钉调配器、水负载等组成，也可仅由磁控管、激励腔和波导组成。多个磁控管由一个电源控制柜统一控制。微波频率为300～3000MHz，常用频率为915MHz和2450MHz，微波通过模具底板上的馈能口12及一定厚度的高强度的低介电损耗的的玻璃、陶瓷、塑料等微波透明窗4作用于物料。将一定量的粉状、粒状或纤维状木质复合材料、陶瓷、热固(塑)塑料模压料放入下模5的物料腔中，然后闭模加压，在模压成型过程中，输入微波能量，在微波能作用下，木质纤维复合材料、陶瓷、热固(塑)塑料、纸制品等非金属介质材料吸收微波，自身介质损耗发热，其热固性树脂固化成型。已固化成型的产品在解除压力和关闭微波后，由自动脱模机构将成品顶出运走。该设备的微波泄漏符合国家标准。

附图及附图说明：

图1为传统热压成型设备剖面示意图

其中：1施压装置，3上模，5下模，6空腔(此时，在空腔6中装入油构成油热装置)，7自动脱模机构，8机架；

图2为本发明的上模微波馈能下模底部油热剖面示意图

其中：1施压装置，2微波加热装置，3上模(此时，在上模3内腔中设置微波加热装置2)，4微波透明窗，5下模，6空腔(此时，在空腔6中装入油构成油热装置)，7自动脱模机构，8机架，9门开关、10微波扼流槽、11金属网密封圈。微波加热装置2由多个磁控管、激励腔、波导、环行器、销钉调配器、水负载等组成，也可仅由磁控管、激励腔和波导组成。多个磁控管由一个电源控制柜统一控制。

图3为本发明的上模和下模同时设置微波加热装置的示意图；

其中：1施压装置，2微波加热装置，3上模(此时，在上模3内腔中设置微波加热装置2)，4微波输出窗，5下模，6空腔(此时，在空腔6中设置微波加热装置2)，7自动脱模机构，8机架，9门开关、10微波扼流槽、11金属网密封圈。微波加热装置2由磁控管、激励腔、波导、环行器、销钉调配器、水负载等组成，也可仅由磁控管、激励腔和波导组成。多个磁控管由一个电源控制柜统一控制。

图4为本发明上模3底板和(或)空腔6顶板上波导馈能口示意图

其中：12为馈能口，其形状为矩形，相邻馈能口采用正交排列。

本发明为一种微波热压成型设备，属于固相木质纤维、陶瓷、热固(塑)塑料等材料液(气)压热成型设备的改进。该发明将先进的微波加热技术和传统的压机结合起来，适用于不同厚度的木质纤维复合材料、陶瓷、热固(塑)塑料、纸制品等多种非金属介质材料的热压成型。该装置由机架，模具，液压、电气系统，微波加热及控制系统组成。机架包括立柱、上横梁、下横梁和拉杆。机架上安装模具，微波馈能口12位于上模底板和/或下模5底部空腔6的顶板，馈能口12外紧贴高强度的玻璃、陶瓷、塑料等材料制作的微波透明窗，保证微波从馈能口穿透微波窗进入物料，对物料加热，而在压力作用下，物料不会进入馈能口。下模设有自动脱模机构。本成型设备适合大批量制造木质纤维、陶瓷、热固(塑)塑料、纸制品等多种介质材料600毫米厚度下的板材和方料。本发明集成型、固化、烘干于一机，具有结构紧凑，占地面积小，能耗低，生产成本低的优点。

在微波能作用下，木质纤维复合材料、陶瓷、热固(塑)塑料、纸制品等非金属介质材料吸收微波，自身介质损耗发热，加热过程是内外同时进行的，因而大幅度减少了热传导的时间，可避免传统加热方式中的“冷中心”现象，在微波能作用下，物质分子发生超高频振动，不仅产生了热量，促使温度升高，而且增加了物质的相互碰撞，强化了固化反应的进行，微波加热速度快，因而生产率大大提高，而且由于物料中心和外表同时加热，因而受热均匀，固化同步，成型工件的质量优良，同时由于微波具有杀虫灭菌的作用，因而经过微波处理的型材特别是木质纤维材料，在后期使用过程中不再受到内部病虫害的侵蚀。

综上所述，本装置的优点或积极效果是：

①介质材料吸收微波，自身介质损耗发热，加热过程是内外同时进行的，

因而大幅度减少了热传导的时间，可避免传统加热方式中的“冷中心”现象。

②由于内外一致加热，因而物料受热均匀，固化同步，成型工件的质量优良。对于较厚的物料来说，这一优点尤其明显。

③由于微波具有杀虫灭菌的作用，因而经过微波处理的型材特别是木质纤维材料，在后期使用过程中不再受到内部病虫害的侵蚀。

④微波能的产生和关闭几乎无惯性，易于控制，安全可靠。可实现自动化连续生产。

⑤高效节能：微波能转换成热能的效率，通常为80％～90％，加之微波加热时间极短，以及微波功率的封闭性，对物料的渗透性和转化为热的即时性，构成了微波加热节能的基本特点，微波加热减少了传统方法热传导过程的时间，即温度均匀分布的时间，因而大大减少了对环境的热损失，从而降低能耗，节能可达50％左右，因而具有可观的经济效益。

实施例一：本发明采用上模微波馈能下模底部油热结构

若木质纤维复合材料厚度为150毫米以下厚度，面积在6平方米左右，可以在上钢模3内腔中，按正交排列均匀设置50个1kW/2450MHz磁控管，其微波控制部分由一个电源控制柜统一控制。在下模5的底部空腔6中仍可采用传统油热装置。微波通过上钢模3底板上的馈能口12及一定厚度的高强度的低介电损耗的的石英玻璃(或者聚四氟乙烯塑料板)制作的微波透明窗4，作用于下模5中的物料，物料吸收微波，自身介质损耗发热从而达到均匀、快速加热和固化的作用。而在下模5的底部空腔6中的传统油热装置通过热传导将热量从下模5的底部传递到下模5物料腔中的物料，使物料加热、固化。

或者微波加热装置2设置在下模5的底部空腔6中而在上模3内腔中仍采用传统油热装置，即物料的上部通过传统油热装置的热传导加热，而物料的下部通过微波辐射加热。

实施例二：本发明采用上模和下模同时设置微波加热装置结构

若物料厚度在150毫米以上600毫米以下厚度，面积在6平方米左右，可以在上钢模3内腔中和在下模5的底部空腔6中，分别按正交排列均匀设置50个1kW/2450MHz磁控管，其微波控制部分由一个电源控制柜统一控制。微波通过上钢模3底板上的馈能口12和下模5底部空腔6的顶板上的馈能口12及一定厚度的高强度的低介电损耗的的石英玻璃(或者聚四氟乙烯塑料板)制作的微波透明窗4，上下同时作用于下模5中的物料，物料吸收微波，自身介质损耗发热从而达到均匀、快速加热和固化的作用。

Claims (6)

1、一种微波热压成型设备，它包括传统加压装置，传统加压装置由施压装置1、上模3、下模5、空腔6、自动脱模机构7、机架8组成，其特征是它还包括微波加热装置2，微波加热装置2由微波功率源、微波传输系统和微波控制系统组成，该微波加热装置2可以设置在上模3内腔中，此时，在上模3内腔底板朝向物料的方向开相应的微波馈能口12；可以设置在下模5的底部空腔6中，此时，下模5的底部和空腔6之间的钢板上朝向物料的方向开相应的微波馈能口12；它还可以同时在上模3内腔和空腔6中设置微波加热装置2，同时从上下两个方向对下模5物料腔中的物料进行微波辐射加热。

2、根据权利要求1所述的一种微波热压成型设备，其特征是所述的微波加热装置2当物料厚度在150毫米以下厚度时，微波加热装置2可以设置在上模3内腔中，在下模5的底部空腔6中采用传统油热装置，微波加热装置2也可以设置在下模5的底部空腔6中而在上模3内腔中采用传统油热装置；当物料厚度在150毫米以上厚度时，微波加热装置2分别设置在上模3内腔和下模5的底部空腔6中，同时由上和下两个方向对物料馈入微波能。

3、根据权利要求1或2所述的一种微波热压成型设备，其特征是在所述的微波热压成型设备上模3的底板的边缘位置设置有门开关9、微波扼流槽10和金属网密封圈11，当上模3和下模5合模时门开关9接通可以开启微波功率源工作，微波扼流槽10和金属网密封圈11当上模3下模5合模时可防微波泄露。

4、根据权利要求1或2所述的一种微波热压成型设备，其特征是所述的微波加热装置2设置在上模3内腔中，在上模3的底板上开相应的馈能口12，在馈能口12外面衬有一定厚度的高强度的低介电损耗的玻璃、陶瓷、塑料等材料做成的微波透明窗4，这些材料可以是石英玻璃、聚四氟乙烯塑料板；同样，当微波加热装置2设置在下模5的底部空腔6中时，在下模5的底部微波馈能口12的上面也要衬一定厚度的高强度的低介电损耗的玻璃、陶瓷、塑料等材料做成的微波透明窗4，这些材料可以是石英玻璃、聚四氟乙烯塑料板。

5、根据权利要求1或2所述的一种微波热压成型设备，其特征是所述的微波馈能口12可以采用波导口馈能，也可以采用开槽波导的槽孔馈能，还可以采用天线馈能方式。

6、根据权利要求1所述的一种微波热压成型设备，其特征是所述的微波功率源的频率为为300～3000MHz。

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